Первые континенты на Земле появились раньше, чем думали геологи — Наука
© ANDREW HOLBROOKE/Corbis via Getty Images
ТАСС, 22 апреля. Американские ученые нашли на территории Австралии залежи древнейших пород Земли, в которых сохранились следы движения самых первых континентов на планете. Это говорит о том, что тектонические процессы на Земле начались очень рано. Исследование опубликовал научный журнал Science Advances.
На эту тему
«Это лишь одно из свидетельств того, что история движения тектонических плит начинается с самых первых эпох существования планеты. Найденные нами породы повышают вероятность того, что это действительно было так, и говорят о том, что ранняя Земля была значительно более похожей на саму себя сегодня, чем это принято считать», – прокомментировал исследование один из его авторов, геолог из Гарвардского университета (США) Алек Бреннер.
Недра Земли состоят из нескольких слоев – твердой земной коры, полужидкой мантии и расплавленного металлического ядра.
Кора разделена на несколько огромных фрагментов – тектонических плит, которые медленно «плавают» по поверхности мантии и сталкиваются друг с другом. В результате этих столкновений появляются и исчезают континенты, горные хребты и другие крупные неровности рельефа.
В последние годы ученые начали активно дискутировать о том, когда эти плиты начали двигаться и когда на Земле появились первые континенты. За последние годы геологи нашли множество теоретических и практических свидетельств в пользу того, что это могло произойти как практически сразу после формирования планеты, так и примерно 3,2 млрд лет назад.
Новые свидетельства в пользу того, что тектонические процессы на нашей планете появились очень рано, Бреннер и его коллеги нашли во время раскопок на западе Австралии. Они исследовали отложения так называемых зеленокаменных поясов в области Пилбара. Эти отложения сформировались примерно 3,2-3,6 млрд лет назад. Ученые считают их древнейшими сохранившимися образцами первичной земной коры, наряду с аналогичными отложениями в Гренландии и ЮАР.
На эту тему
Геологи давно изучают подобные породы в надежде найти в них как следы самой ранней земной жизни, так и древних тектонических процессов и магнитных полей, без которых, как считают ученые, Земля не смогла бы существовать. С первой задачей год назад справились австралийские геологи, которые нашли следы колоний древних микробов в отложениях возрастом в 3,48 млрд лет.
В этих породах, как отмечают американские геологи, нередко встречаются минералы и кристаллы, которые сформировались при высоких температурах и сохранили в себе своеобразные «отпечатки» древнего магнитного поля Земли. Как правило, ученые обычно используют подобные структуры, чтобы оценить силу магнитного «щита» планеты, однако Бреннер и его коллеги нашли им иное применение.
Их идея основывалась на простом предположении: если тектоника плит и континенты тогда уже существовали, то их движение особым образом отразится на том, как в их породах «отпечатывались» следы магнитного поля планеты. Соответственно, сравнивая различные образцы древней коры, добытые из разных регионов зеленокаменного пояса, можно достаточно точно вычислить скорость движения их родительского континента в то время.
Руководствуясь подобными соображениями, геологи измерили намагниченность двух сотен образцов древнейших пород, которые были добыты в двух десятках разных точек Пилбарской платформы, а также получили аналогичные данные для минералов из Южной Африки. Их последующее сравнение показало, что тектонические плиты существовали уже 3,2 млрд лет назад. При этом скорость их движения – около 2,5 сантиметра в год – сопоставима со скоростью современных континентов и плит.
По мнению исследователей, это указывает на то, что тектонические процессы появились на Земле неожиданно рано и быстро приобрели те свойства, которые характерны для них сейчас. Открытие других отложений древнейших пород Земли, как надеются Бреннер и его коллеги, поможет им понять, где и когда был запущен процесс «круговорота континентов».
Теги
Австралия
Исследователи из России выяснили, как диагностировать заболевания в три раза лучше
Для этого они проверили, как давление влияет на качество работы пористых полимерных мембран
Читать полностью
Земля как кипящая кастрюля — Телеканал «Наука»
Когда Европа столкнется с Америкой и сколько суперконтинентов было в истории планеты
Когда Европа столкнется с Америкой и сколько суперконтинентов было в истории Земли. В гостях у ведущего передачи «Вопрос науки» Алексея Семихатова доктор геолого-минералогических наук, профессор геологического факультета МГУ и заместитель директора Института физики Земли РАН Роман Витальевич Веселовский.
Cуперконтинент — это, по сути, большой континент, который объединяет в себе все континенты, существовавшие до этого. Как вы знаете, континенты движутся. В последнее десятилетие это хорошо научно доказано. И периодически они объединяются за счет того, что под ними существует мантийная конвекция. То есть внутренности Земли движутся и движут за собой континенты. Как лента эскалатора.
Следующий суперконтинент образуется примерно лет через 300 млн, может быть, 400. Мы примерно посередине
Движение зависит от тепловой энергетики Земли.
Грубо говоря, если Земля выделяет много тепла, то она кипит, как кастрюля. Если в Земле относительно мало тепла, то процесс кипения более-менее спокойный.
Суперконтиненты образуются на Земле с периодичностью порядка 800–900 млн лет. Это было уже минимум четыре раза. То есть я могу назвать имена четырех суперконтинентов, которые были до наших дней. Это Пангея, это Родиния, она существовала примерно миллиард лет тому назад, это Колумбия, или Нуна, она существовала примерно 1,8 млрд лет тому назад. И самый древний из известных суперконтинентов — это Кенорленд. Он существовал примерно 2,5 млрд лет тому назад, на границе архея и протерозоя.
Разделение ПангеиСуперконтинент формируется тогда, когда Земля остывает. И конвективные ячейки в мантии, то есть перемещение вещества в мантии, становятся очень большими. Они как бы подтягивают к тем местам, где вещество холодное, мантия опускается вниз, они подтягивают за собой континенты. Таким образом континенты, как льдины на реке или в море, стягиваются к одному месту.
Континенты сгруживаются, сталкиваются, как сейчас, например, Индостан сталкивается с Евразией, там большие горы — Гималаи. Следующий суперконтинент, как несложно посчитать, образуется примерно лет через 300 млн, может быть, 400. Мы примерно посередине. И то, что происходит сейчас, столкновение континентов, — оно единичное.
Ранняя Земля — это куча островов
Процесс формирования суперконтинента растянут во времени. Ну примерно на сотню, может, на две сотни миллионов лет. В начале, конечно, очень много горных цепей, землетрясения. Чуть позже — это выровненная поверхность. То есть горы потихонечку со временем выравнивается, стираются эрозией. Суперконтинент может стать ровной поверхностью.
Суша сейчас составляет примерно 1/3 поверхности Земли. Так было не всегда. Потому что 80% земной континентальной коры сформировалось примерно 2,5 млрд лет тому назад. И с тех пор прирост континентальной коры континентов составил только 20%. Но количество континентов 2,5 млрд лет тому назад было больше.
Сейчас пять, тогда их было порядка 15. Они были меньше. Буквально сотни километров в поперечнике.
Ранняя Земля — это куча островов, сейчас мы их называем древними кратонами. Это островки очень древней континентальной коры. Суперконтинент, когда начинает раскалываться, может раскалываться по слабым зонам — это как раз те самые швы, которые образовывались при столкновении предыдущих континентов. Но бывают случаи, когда он может расколоться и по вот этим древним кратонам, по древним островкам континентальной коры.
Теория дрейфа материков Альфреда Вегенера получила подтверждение в 60-х годах XX века, когда люди стали изучать геологию океанического дна, составляющего 2/3 поверхности планеты
Самый известный, самый изученный, самый красивый на слайдах — это суперконтинент Пангея. Самый молодой, он существовал 250 млн лет тому назад и был предсказан впервые Альфредом Вегенером в 1911 году. В его строении вы можете легко увидеть очертания современных континентов.
У Вегенера появилась такая мысль, что когда-то материки были объединены в один континент, просто глядя на карту.
Сходство очертаний береговых линий Южной Америки, Африки, Северной Америки породило в нем мысль, что они были объединены когда-то вместе. Но тогда этого не могли понять. Наука это не принимала. Все считали, что континенты стоят на месте и всегда стояли так. Вегенер использовал научный метод доказательства, он собрал различные факты о том, в каких местах на каких континентах находятся соответствующие породы, которые могли накапливаться или на севере, или на юге, или на экваторе. Сравнил и показал, что только при такой конфигурации континентов, которые он предположил в виде Пангеи, эти породы могли накапливаться.
Атлантика уже расширилась практически до максимального размера, возраст океанского дна близок к критическому. Оно стало очень тяжелое, холодное, скоро начнет тонуть в мантию
Еще одно важное доказательство того, что континенты движутся, было получено, когда открыли так называемый спрединг океанического дна. Очень большую роль для доказательства спрединга сыграл палеомагнетизм.
Магматические породы выплавляются и поднимаются, формируя дно океана. Они намагничиваются в направлении магнитного поля в моменты их извержения. Соответственно, изучая магнитное поле дна океанов, мы можем реконструировать положение континента в прошлом, просто банально вырезая кусочки дна.
Исходя из кинематических параметров движения современных литосферных плит, ученые рассчитали, что примерно через 250 млн лет — это очень гипотетический срок — все континенты сформируют почти суперконтинент. Только Австралия и Антарктида немножко особнячком стоят. Но в целом все континенты соединились, и вот, допустим, из Москвы мы сможем кататься куда-нибудь в Северную Америку на поезде.
Атлантика уже расширилась практически до максимального размера, возраст океанского дна близок к критическому. Оно стало очень тяжелое, холодное, скоро начнет тонуть в мантию. Когда оно тонет, получается примерно то же самое, что мы видим на Камчатке. Так называемая зона субдукции, над которой расположены большие вулканы.
На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc., запрещённая на территории Российской Федерации
Расскажите друзьям
- Что было раньше
- Эволюция сегодня
- Что-то пошло не так
- Будущее уже здесь
- Машины против людей
- Устройство человека
- Эволюция сегодня
- Живое
Koichi Itagaki
После коллапса звезды вспыхнула самая близкая за несколько десятилетий сверхновая
Shutterstock
Новое исследование раскрывает тайну корабля Черной Бороды
Художественная визуализация экспериментов ATLAS и CMS, показавших распад бозона Хиггса
Большой адронный коллайдер дал первое свидетельство распада бозона Хиггса
Shutterstock
Исследование проверило, действительно ли полезно жить у моря
Shutterstock
Физики обнаружили, что гравитация может создавать свет
Хотите быть в курсе последних событий в науке?
Оставьте ваш email и подпишитесь на нашу рассылку
Ваш e-mail
Нажимая на кнопку «Подписаться», вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Факты о Пангее, древнем суперконтиненте
Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию.
Около 300 миллионов лет назад на Земле не было семи континентов, а вместо этого был один массивный суперконтинент под названием Пангея, который был окружен единым океаном под названием Панталасса.
Объяснение образования Пангеи положило начало современной теории тектоника плит , в которой утверждается, что внешняя оболочка Земли разбита на несколько плит, которые скользят по каменистой оболочке Земли, мантии.
За 4,5-миллиардную историю планеты образовалось и распалось несколько суперконтинентов в результате вспенивания и циркуляции мантии Земли, составляющей 84% объема планеты, по данным Геологической службы США. . Этот распад и образование суперконтинентов резко изменили историю планеты.
«Это то, что движет всей эволюцией планеты во времени. Это основной фон планеты», — сказал Брендан Мерфи, профессор геологии в Университете Святого Франциска Ксавьера в Антигонише, Новая Шотландия.
История Пангеи
Более века назад ученый Альфред Вегенер предложил идею древнего суперконтинента, который он назвал Пангеей (иногда пишется как Пангея), собрав воедино несколько линий доказательств.
Первым и наиболее очевидным было то, что «континенты подходят друг к другу, как язык и канавка», что было весьма заметно на любой точной карте, сказал Мерфи. Еще один красноречивый намек на то, что все континенты Земли были единым массивом суши, исходит из геологических летописей. Месторождения угля, обнаруженные в Пенсильвании, имеют такой же состав, как и залежи угля в Польше, Великобритании и Германии того же периода. Это указывает на то, что Северная Америка и Европа когда-то были единым массивом суши. По словам Мерфи, ориентация магнитных минералов в геологических отложениях показывает, как магнитные полюса Земли мигрировали в течение геологического времени.
В палеонтологической летописи идентичные растения, такие как вымерший семенной папоротник Glossopteris, встречаются на ныне сильно разрозненных континентах.
А горные цепи, которые теперь лежат на разных континентах, такие как Аппалачи в Соединенных Штатах и Атласские горы, охватывающие Марокко, Алжир и Тунис, были частью Центральных гор Пангеи, образовавшихся в результате столкновения суперконтинентов Гондваны и Лавруссии.
Слово «Пангея» происходит от греческого «пан», что означает «все», и «гея» или «Земля», согласно Онлайн-словарю этимологии . Суперконтинент сформировался в результате постепенного процесса, охватывающего несколько сотен миллионов лет.
В начале фанерозойской эры (541 миллион лет назад до наших дней) почти все континенты находились в Южном полушарии, причем Гондвана, самый большой континент, простирался от Южного полюса до экватора, согласно главе научного книга « Древние суперконтиненты и палеогеография Земли » (Elsevier, 2021). Северное полушарие в значительной степени было покрыто Панталассическим океаном.
Другой океан — названный Япетом, в честь мифического греческого титана — между палеоконтинентами Лаврентия, Балтика и Гондвана, начал смыкаться в ордовикский период (от 485 до 444 миллионов лет назад), а затем исчез в течение силурийского периода года (от 444 до 419 миллионов лет назад), когда Балтика и Авалония столкнулись с Лаврентией, образовав Лавруссию, согласно главе , « Фанерозойская палеогеография и Пангея ».
Наконец, около 320 миллионов лет назад произошло крупное столкновение, говоря геологическим языком, «когда Гондвана, Лавруссия и промежуточные террейны столкнулись, образовав суперконтинент Пангея», согласно главе, написанной Ученые Земли Тронд Торсвик, Мэтью Домейер и Робин Кокс.
Однако Пангея не была мегалитом, как думает большинство людей. «Пангея никогда не включала в себя все континенты одновременно», — говорится в главе. Например, « Палеотетисский океан к востоку от Пангеи оставался широким на протяжении всего каменноугольного периода [359].
от миллиона до 299 миллионов лет назад] и представлял собой нечто вроде барьера между суперконтинентом и рядом крупных независимых азиатских террейнов, включая Тарим, Северный Китай, Южный Китай и Аннамию». от 299 до 251 млн лет назад), «многие бывшие перигондванские террейны отошли от северо-восточной окраины Гондваны, положив начало открытию океана Неотетис», согласно главе.
Когда распалась Пангея?
Перемещение материков на планете Земля в разные периоды от 225 миллионов лет назад до настоящего времени из-за дрейфа континентов. (Изображение предоставлено Тинкивинки через Getty Images)Пангея распалась на несколько фаз между 195 и 170 миллионами лет назад. Распад начался около 195 миллионов лет назад в начале юрского периода , когда, согласно главе, открылась центральная часть Атлантического океана. Суперконтинент раскололся в основном по предыдущим швам.
Гондвана (нынешняя Африка, Южная Америка, Антарктида, Индия и Австралия) сначала отделилась от Лавразии (Евразия и Северная Америка).
Затем около 150 миллионов лет назад Гондвана распалась. Индия отделилась от Антарктиды, а Африка и Южная Америка раскололись, согласно статье 1970 года в Журнале геофизических исследований . Около 60 миллионов лет назад Северная Америка отделилась от Евразии.
Климат Пангеи
Наличие одного массива суши, созданного для очень разных климатических циклов. Например, внутренняя часть континента могла быть совершенно сухой, поскольку она была заперта массивными горными цепями, которые блокировали всю влагу или дожди, сказал Мерфи.
Но угольные месторождения, обнаруженные в Соединенных Штатах и Европе, показывают, что части древнего суперконтинента вблизи экватора, должно быть, были густыми тропическими лесами, похожими на амазонские джунгли, сказал Мерфи. (Уголь образуется, когда мертвые растения и животные погружаются в болотистую воду, где давление и вода превращают материал в торф, а затем в уголь). .
Климатические модели подтверждают, что континентальная внутренняя часть Пангеи была чрезвычайно сезонной, согласно статье 2016 года в журнале 9.
0005 Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология . Исследователи в этом исследовании использовали биологические и физические данные из формации Моради, области слоистых палеопочв (ископаемых почв) на севере Нигера, для реконструкции экосистемы и климата в период существования Пангеи. По сравнению с современной африканской пустыней Намиб и бассейном озера Эйр в Австралии климат в целом был засушливым с короткими повторяющимися влажными периодами, которые иногда включали катастрофические внезапные наводнения.
Климат также влиял на то, где жили животные. В позднем триасе рептилоидные животные из семейства Procolophonidae жили в одном регионе, а родственники млекопитающих, известные как цинодонты, жили в другом, как показало исследование 2011 года, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences . Цинодонты населяли один тропический район Пангеи, где два раза в год выпадали муссонные дожди. На севере проколофониды жили в регионах с умеренным климатом, где дождь шел только один раз в год.
По словам исследователей, вполне вероятно, что цинодонтам нужна была богатая водой территория, которая ограничивала их передвижения по Пангее.
«Интересно, что такая простая вещь, как то, как тело справляется с отходами, может ограничить движение всей группы», — сказал Уайтсайд в заявлении . По словам Уайтсайда, в более засушливых районах «рептилии имели конкурентное преимущество перед млекопитающими», и, вероятно, поэтому они там и остались.
Животные Пангеи
Часто ошибочно принимаемое за динозавра, это животное, называемое диметродоном, было синапсидом и вымерло за 40 миллионов лет до появления первых динозавров. Он жил в раннепермский период. (Изображение предоставлено: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images) Пангея существовала более 100 миллионов лет, и за это время процветали многие группы животных. В пермский период процветали такие насекомые, как жуки и стрекозы, а также предшественники млекопитающих: синапсиды. Но существование Пангеи совпало с самым страшным массовым вымиранием в истории, пермско-триасовым (P-TR) вымиранием .
Также называемое Великим вымиранием, оно произошло около 252 миллионов лет назад и привело к вымиранию 96% всех морских видов и около 70% наземных видов9.0005 по данным Геологического общества Америки .
В начале триасового периода появились архозавры, группа животных, которые в конечном итоге дали начало крокодилам, птицам и множеству рептилий, включая птерозавров . А около 230 миллионов лет назад на Пангее появились некоторые из первых 90 005 динозавров из 90 006, в том числе тероподы, в основном плотоядные динозавры, у которых в основном были наполненные воздухом кости и перья, как у птиц.
Цикл в истории
Текущая конфигурация континентов вряд ли будет последней. Суперконтиненты формировались несколько раз в истории Земли только для того, чтобы разделиться на новые континенты. Прямо сейчас, например, Австралия постепенно приближается к Азии, а восточная часть Африки медленно отделяется от остального континента.
Основываясь на появлении других суперконтинентов в докембрийском суперэоне (от 4,5 до 541 миллиона лет назад), кажется, что суперконтиненты возникают периодически каждые 750 миллионов лет, согласно исследованию 2012 года, опубликованному в журнале 9.
0005 Исследования Гондваны .
Большинство ученых считают, что цикл суперконтинента в значительной степени определяется динамикой циркуляции в мантии, согласно статье 2010 года в Журнале геодинамики .
Кроме того, детали становятся нечеткими. Хотя тепло, образующееся в мантии, вероятно, происходит от радиоактивного распада нестабильных элементов, таких как урана , ученые не согласны с тем, существуют ли в мантии мини-очаги теплового потока или вся оболочка представляет собой один большой тепловой конвейер, сказал Мерфи.
Текущие исследования Пангеи
Ученые создали математические трехмерные модели, чтобы лучше понять механизмы движения континентов. В статье 2018 года в журнале Geoscience Frontiers , ученые Земли Масаки Йошида и М. Сантош объяснили, как они моделировали крупномасштабные движения континентов после распада Пангеи около 200 миллионов лет назад. Модели показывают, как движение тектонических плит и силы конвекции мантии работали вместе, чтобы расколоться и сдвинуть большие массивы суши.
Например, большая масса Пангеи изолировала нижнюю мантию, вызывая мантийные потоки, которые вызвали первоначальный распад суперконтинента. Радиоактивный распад верхней мантии также повысил температуру, вызвав восходящие мантийные потоки, отколовшиеся от Индийского субконтинента и инициировавшие его движение на север.
Йосида и Сантос создали дополнительные геологические модели, чтобы предсказать мантийную конвекцию и модели движения континентов через 250 миллионов лет. Эти модели предполагают, что через миллионы лет Тихий океан закроется, когда Австралия, Северная Америка, Африка и Евразия сойдутся в Северном полушарии. В конце концов, эти континенты сольются, образуя суперконтинент под названием «Амазия». Два оставшихся континента, Антарктида и Южная Америка, по прогнозам, останутся относительно неподвижными и отделенными от нового суперконтинента.
Дополнительный отчет Кэрол Столл, автора Live Science
Дополнительные ресурсы
- Запишитесь на бесплатный онлайн-курс Cousera « Наша Земля: ее климат, история и процессы », предлагаемый Манчестерским университетом в Великобритании.
- Геологическая служба США: Эта динамическая Земля: история Тектоника плит
- Посмотрите эту интерактивную карту , которая показывает, где современные страны могли располагаться на суперконтиненте Пангея.
Библиография
Живая наука. « Что такое тектоника плит? » 26 мая 2021 г.
Геологическая служба США. « Внутренняя часть Земли ». Последнее изменение: 14 января 2011 г.
Онлайн-словарь этимологии. « Пангея «.
Torsvik, T.H., et al. Глава 18 — Фанерозойская палеогеография и Пангея . 2021.
Роберт С. Дитц, Джон К. Холден. Журнал геофизических исследований . 1970.
Лой, К.В. и другие. Палеогеография, Палеоклиматология, Палеоэкология . 2016.
Джун Лю и Фернандо Абдала. « Ранняя эволюционная история Synapsida ». 21 сентября 2013 г.
Геологическое общество Америки. «Великая смерть ». 19 мая 2021 г.
Whiteside, J.
H., et al. Труды Национальной академии наук . 2011.
Университет Брауна. На Пангее, суперконтиненте, широта и дожди диктовали место обитания видов ». 12 мая 2011 г.
Джозеф Г. Меерт. Исследования Гондваны . 2012.
М. Сантош. Журнал геодинамики . 2010.
Масаки Йошида и Сантош М. Границы наук о Земле . 2018.
Будьте в курсе последних научных новостей, подписавшись на нашу рассылку Essentials.
Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров. Тиа — главный редактор, а ранее — старший писатель журнала Live Science. Ее работы публиковались в журналах Scientific American, Wired.com и других изданиях. Она имеет степень магистра биоинженерии Вашингтонского университета, диплом о высшем образовании в области научного письма Калифорнийского университета в Санта-Круз и степень бакалавра машиностроения Техасского университета в Остине.
Тиа была частью команды журнала Milwaukee Journal Sentinel, которая опубликовала серию «Пустые колыбели» о преждевременных родах, получившую множество наград, в том числе медаль Кейси 2012 года за заслуги перед журналистикой.
1
Сотни древних невидимых структур обнаружены недалеко от центра нашей галактики
2
Почему кошки месят?
3
Браслеты древнеегипетской королевы содержат первое свидетельство дальней торговли между Египтом и Грецией 03
5
Крупнейший в мире крокодилу в неволе исполняется 120 лет, что дает ученым «серьезные знания о долголетии»
1
Рак — антропогенная болезнь, спорные утверждения исследования каменный памятник во Франции окончательно раскрыт
3
Самое известное предсказание Стивена Хокинга может означать, что все во Вселенной обречено на испарение, говорится в новом исследовании0003
5
Согласно новому исследованию, в Млечном Пути могут быть сотни миллионов обитаемых планет
Факты о Пангее, древнем суперконтиненте
Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию.
Вот как это работает.
Около 300 миллионов лет назад на Земле не было семи континентов, а вместо этого был один массивный суперконтинент под названием Пангея, который был окружен единым океаном под названием Панталасса.
Объяснение образования Пангеи положило начало современной теории тектоники плит , которая утверждает, что внешняя оболочка Земли разбита на несколько плит, которые скользят по каменистой оболочке Земли, мантии.
За 4,5-миллиардную историю планеты образовалось и распалось несколько суперконтинентов в результате вспенивания и циркуляции мантии Земли, составляющей 84% объема планеты, по данным Геологической службы США. . Этот распад и образование суперконтинентов резко изменили историю планеты.
«Это то, что движет всей эволюцией планеты во времени. Это основной фон планеты», — сказал Брендан Мерфи, профессор геологии в Университете Святого Франциска Ксавьера в Антигонише, Новая Шотландия.
История Пангеи
Более века назад ученый Альфред Вегенер предложил идею древнего суперконтинента, который он назвал Пангеей (иногда пишется как Пангея), собрав воедино несколько линий доказательств.
Первым и наиболее очевидным было то, что «континенты подходят друг к другу, как язык и канавка», что было весьма заметно на любой точной карте, сказал Мерфи. Еще один красноречивый намек на то, что все континенты Земли были единым массивом суши, исходит из геологических летописей. Месторождения угля, обнаруженные в Пенсильвании, имеют такой же состав, как и залежи угля в Польше, Великобритании и Германии того же периода. Это указывает на то, что Северная Америка и Европа когда-то были единым массивом суши. По словам Мерфи, ориентация магнитных минералов в геологических отложениях показывает, как магнитные полюса Земли мигрировали в течение геологического времени.
В палеонтологической летописи идентичные растения, такие как вымерший семенной папоротник Glossopteris, встречаются на ныне сильно разрозненных континентах.
А горные цепи, которые теперь лежат на разных континентах, такие как Аппалачи в Соединенных Штатах и Атласские горы, охватывающие Марокко, Алжир и Тунис, были частью Центральных гор Пангеи, образовавшихся в результате столкновения суперконтинентов Гондваны и Лавруссии.
Слово «Пангея» происходит от греческого «пан», что означает «все», и «гея» или «Земля», согласно Онлайн-словарю этимологии . Суперконтинент сформировался в результате постепенного процесса, охватывающего несколько сотен миллионов лет.
В начале фанерозойской эры (541 миллион лет назад до наших дней) почти все континенты находились в Южном полушарии, причем Гондвана, самый большой континент, простирался от Южного полюса до экватора, согласно главе научного книга « Древние суперконтиненты и палеогеография Земли » (Elsevier, 2021). Северное полушарие в значительной степени было покрыто Панталассическим океаном.
Другой океан — названный Япетом, в честь мифического греческого титана — между палеоконтинентами Лаврентия, Балтика и Гондвана, начал смыкаться в ордовикский период (от 485 до 444 миллионов лет назад), а затем исчез в течение силурийского периода года (от 444 до 419 миллионов лет назад), когда Балтика и Авалония столкнулись с Лаврентией, образовав Лавруссию, согласно главе , « Фанерозойская палеогеография и Пангея ».
Наконец, около 320 миллионов лет назад произошло крупное столкновение, говоря геологическим языком, «когда Гондвана, Лавруссия и промежуточные террейны столкнулись, образовав суперконтинент Пангея», согласно главе, написанной Ученые Земли Тронд Торсвик, Мэтью Домейер и Робин Кокс.
Однако Пангея не была мегалитом, как думает большинство людей. «Пангея никогда не включала в себя все континенты одновременно», — говорится в главе. Например, « Палеотетисский океан к востоку от Пангеи оставался широким на протяжении всего каменноугольного периода [359].
от миллиона до 299 миллионов лет назад] и представлял собой нечто вроде барьера между суперконтинентом и рядом крупных независимых азиатских террейнов, включая Тарим, Северный Китай, Южный Китай и Аннамию». от 299 до 251 млн лет назад), «многие бывшие перигондванские террейны отошли от северо-восточной окраины Гондваны, положив начало открытию океана Неотетис», согласно главе.
Когда распалась Пангея?
Перемещение материков на планете Земля в разные периоды от 225 миллионов лет назад до настоящего времени из-за дрейфа континентов. (Изображение предоставлено Тинкивинки через Getty Images)Пангея распалась на несколько фаз между 195 и 170 миллионами лет назад. Распад начался около 195 миллионов лет назад в начале юрского периода , когда, согласно главе, открылась центральная часть Атлантического океана. Суперконтинент раскололся в основном по предыдущим швам.
Гондвана (нынешняя Африка, Южная Америка, Антарктида, Индия и Австралия) сначала отделилась от Лавразии (Евразия и Северная Америка).
Затем около 150 миллионов лет назад Гондвана распалась. Индия отделилась от Антарктиды, а Африка и Южная Америка раскололись, согласно статье 1970 года в Журнале геофизических исследований . Около 60 миллионов лет назад Северная Америка отделилась от Евразии.
Климат Пангеи
Наличие одного массива суши, созданного для очень разных климатических циклов. Например, внутренняя часть континента могла быть совершенно сухой, поскольку она была заперта массивными горными цепями, которые блокировали всю влагу или дожди, сказал Мерфи.
Но угольные месторождения, обнаруженные в Соединенных Штатах и Европе, показывают, что части древнего суперконтинента вблизи экватора, должно быть, были густыми тропическими лесами, похожими на амазонские джунгли, сказал Мерфи. (Уголь образуется, когда мертвые растения и животные погружаются в болотистую воду, где давление и вода превращают материал в торф, а затем в уголь). .
Климатические модели подтверждают, что континентальная внутренняя часть Пангеи была чрезвычайно сезонной, согласно статье 2016 года в журнале 9.
0005 Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология . Исследователи в этом исследовании использовали биологические и физические данные из формации Моради, области слоистых палеопочв (ископаемых почв) на севере Нигера, для реконструкции экосистемы и климата в период существования Пангеи. По сравнению с современной африканской пустыней Намиб и бассейном озера Эйр в Австралии климат в целом был засушливым с короткими повторяющимися влажными периодами, которые иногда включали катастрофические внезапные наводнения.
Климат также влиял на то, где жили животные. В позднем триасе рептилоидные животные из семейства Procolophonidae жили в одном регионе, а родственники млекопитающих, известные как цинодонты, жили в другом, как показало исследование 2011 года, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences . Цинодонты населяли один тропический район Пангеи, где два раза в год выпадали муссонные дожди. На севере проколофониды жили в регионах с умеренным климатом, где дождь шел только один раз в год.
По словам исследователей, вполне вероятно, что цинодонтам нужна была богатая водой территория, которая ограничивала их передвижения по Пангее.
«Интересно, что такая простая вещь, как то, как тело справляется с отходами, может ограничить движение всей группы», — сказал Уайтсайд в заявлении . По словам Уайтсайда, в более засушливых районах «рептилии имели конкурентное преимущество перед млекопитающими», и, вероятно, поэтому они там и остались.
Животные Пангеи
Часто ошибочно принимаемое за динозавра, это животное, называемое диметродоном, было синапсидом и вымерло за 40 миллионов лет до появления первых динозавров. Он жил в раннепермский период. (Изображение предоставлено: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images) Пангея существовала более 100 миллионов лет, и за это время процветали многие группы животных. В пермский период процветали такие насекомые, как жуки и стрекозы, а также предшественники млекопитающих: синапсиды. Но существование Пангеи совпало с самым страшным массовым вымиранием в истории, пермско-триасовым (P-TR) вымиранием .
Также называемое Великим вымиранием, оно произошло около 252 миллионов лет назад и привело к вымиранию 96% всех морских видов и около 70% наземных видов9.0005 по данным Геологического общества Америки .
В начале триасового периода появились архозавры, группа животных, которые в конечном итоге дали начало крокодилам, птицам и множеству рептилий, включая птерозавров . А около 230 миллионов лет назад на Пангее появились некоторые из первых 90 005 динозавров из 90 006, в том числе тероподы, в основном плотоядные динозавры, у которых в основном были наполненные воздухом кости и перья, как у птиц.
Цикл в истории
Текущая конфигурация континентов вряд ли будет последней. Суперконтиненты формировались несколько раз в истории Земли только для того, чтобы разделиться на новые континенты. Прямо сейчас, например, Австралия постепенно приближается к Азии, а восточная часть Африки медленно отделяется от остального континента.
Основываясь на появлении других суперконтинентов в докембрийском суперэоне (от 4,5 до 541 миллиона лет назад), кажется, что суперконтиненты возникают периодически каждые 750 миллионов лет, согласно исследованию 2012 года, опубликованному в журнале 9.
0005 Исследования Гондваны .
Большинство ученых считают, что цикл суперконтинента в значительной степени определяется динамикой циркуляции в мантии, согласно статье 2010 года в Журнале геодинамики .
Кроме того, детали становятся нечеткими. Хотя тепло, образующееся в мантии, вероятно, происходит от радиоактивного распада нестабильных элементов, таких как урана , ученые не согласны с тем, существуют ли в мантии мини-очаги теплового потока или вся оболочка представляет собой один большой тепловой конвейер, сказал Мерфи.
Текущие исследования Пангеи
Ученые создали математические трехмерные модели, чтобы лучше понять механизмы движения континентов. В статье 2018 года в журнале Geoscience Frontiers , ученые Земли Масаки Йошида и М. Сантош объяснили, как они моделировали крупномасштабные движения континентов после распада Пангеи около 200 миллионов лет назад. Модели показывают, как движение тектонических плит и силы конвекции мантии работали вместе, чтобы расколоться и сдвинуть большие массивы суши.
Например, большая масса Пангеи изолировала нижнюю мантию, вызывая мантийные потоки, которые вызвали первоначальный распад суперконтинента. Радиоактивный распад верхней мантии также повысил температуру, вызвав восходящие мантийные потоки, отколовшиеся от Индийского субконтинента и инициировавшие его движение на север.
Йосида и Сантос создали дополнительные геологические модели, чтобы предсказать мантийную конвекцию и модели движения континентов через 250 миллионов лет. Эти модели предполагают, что через миллионы лет Тихий океан закроется, когда Австралия, Северная Америка, Африка и Евразия сойдутся в Северном полушарии. В конце концов, эти континенты сольются, образуя суперконтинент под названием «Амазия». Два оставшихся континента, Антарктида и Южная Америка, по прогнозам, останутся относительно неподвижными и отделенными от нового суперконтинента.
Дополнительный отчет Кэрол Столл, автора Live Science
Дополнительные ресурсы
- Запишитесь на бесплатный онлайн-курс Cousera « Наша Земля: ее климат, история и процессы », предлагаемый Манчестерским университетом в Великобритании.
- Геологическая служба США: Эта динамическая Земля: история Тектоника плит
- Посмотрите эту интерактивную карту , которая показывает, где современные страны могли располагаться на суперконтиненте Пангея.
Библиография
Живая наука. « Что такое тектоника плит? » 26 мая 2021 г.
Геологическая служба США. « Внутренняя часть Земли ». Последнее изменение: 14 января 2011 г.
Онлайн-словарь этимологии. « Пангея «.
Torsvik, T.H., et al. Глава 18 — Фанерозойская палеогеография и Пангея . 2021.
Роберт С. Дитц, Джон К. Холден. Журнал геофизических исследований . 1970.
Лой, К.В. и другие. Палеогеография, Палеоклиматология, Палеоэкология . 2016.
Джун Лю и Фернандо Абдала. « Ранняя эволюционная история Synapsida ». 21 сентября 2013 г.
Геологическое общество Америки. «Великая смерть ». 19 мая 2021 г.
Whiteside, J.
H., et al. Труды Национальной академии наук . 2011.
Университет Брауна. На Пангее, суперконтиненте, широта и дожди диктовали место обитания видов ». 12 мая 2011 г.
Джозеф Г. Меерт. Исследования Гондваны . 2012.
М. Сантош. Журнал геодинамики . 2010.
Масаки Йошида и Сантош М. Границы наук о Земле . 2018.
Будьте в курсе последних научных новостей, подписавшись на нашу рассылку Essentials.
Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров. Тиа — главный редактор, а ранее — старший писатель журнала Live Science. Ее работы публиковались в журналах Scientific American, Wired.com и других изданиях. Она имеет степень магистра биоинженерии Вашингтонского университета, диплом о высшем образовании в области научного письма Калифорнийского университета в Санта-Круз и степень бакалавра машиностроения Техасского университета в Остине.